Файл: Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
-159 .
вприсутствии никеля могут приобретать иести-трехгранную или
округлую форму поперечного сечения при ориентации <[Н0 »
Тонкие усы о круглым сечением вырастают при высоких степенях
легирования платиной и никелем.
Примесные элементы транспортируются в зону кристаллизации
В виде газообразных продуктов: бромидов, йодидов, селенидов
или хлоридов (в зависимости от природы растворителя) и разла
гаясь там, обспечивают легирование растущего кристалла. Если
же образование их по каким-либо причинам затруднено |
(напринер, |
||
йодидов платины или золота в системах |
G; - Р1 - 3 |
и |
|
Si-flo-tJ |
[558], то, соответственно, |
и легирование невозмож |
|
но. Целесообразно в связи о этим предварительно проводить тер модинамический анализ газотранспортных реакций соответствующих систем.
НК могут быть получены в результате переноса хремния в
парах мышьяка по обратимой реакции [559] |
: |
+ Й$Ч(г) ^ Ц ъ , А $ ( Г) |
<90) |
Кристаллы оказывались сильно легированными и обладали |
|
цепными электрическими свойствами. |
|
Твердые растворы системы G e - S i . |
В работах [5ч5,5601 |
описывается нетод выращивания в кварцевой ампуле НК твердых растворов Германий-кремкий заданного состава и морфологии.
В качестве походной Яавеоки использовались германий и крекних полупроводниковой чистоты, по количеству соответствующие исла емову составу твердого раствора. В качестве растворителя првме-
нялвоь бром, йод, сера, селен в теллур. Температура в воне
- 1 60 -
растворения устанавливалась II50-I250°C, в зоне кристаллиза ции 800-Ю00°С. Давление паров растворителя не превышало
4 ати. Нити и иглы |
росли на полиметаллической |
осадке, были |
||
монокристаллами |
с |
ориентацией ( I I I ) |
и гамогенными по составу. |
|
Они имели четко |
выраженную огранку |
и зеркально |
чистую поверх |
|
ность. Длина их могла достигать 30 мы. Введение в реакционную
вону примесей позволяет получать легированные НК твердых раст воров с различным типом проводимости и высокими механическими свойствами.
Некоторые полупроводниковые соединения. Химические тран спортные реакции в газовой фазе широко используются для выра щивания НК полупроводниковых соединений группы АЭВ5 и других.
Кристаллизацию чаще всего производят в запаянных ампулах с йодом
или бромом в качестве переносчика. Рабочие температуры выбира ют, основываясь на результатах предварительного термодинами
ческого анализа равновесных |
условий |
кристаллизации соединений |
о учетом ограничений, накладываемых |
кинетикой процесса. Кон |
|
центрация транспортирующего |
агента |
обычно выбирается такой, |
чтобы перенос контролировался диффузией. Это обеспечивает по-
чучение совершенных монокристаллов.
Основными факторами, определяющими форму и свойства крис таллов, являются: температурный режим, чистота исходного ма териала, вид и концентрация вещества - переносчики. В зависи мости от етого они могут быть изометрическими, игольчатыми,
пластинчатыми или нитевидными. В таблице 19 приведены опти мальные условия, обеспечивающие наибольший выход соверщ:нных
НК.
-161 -
В работах [561-563] рассмотрены существующие метода рас
чета скоростей массопереноса полупроводниковых соединений типа в закрытой системе в зависимости от концентрации перенос
чика. Обычно, когда перенос определяется диффузией, при расче тах пренебрегают конвекционным фактором. Однако, неучет этого
приводит к существенным ошибкам.
НК соединений АЭВ5 удается выращивать и в газовом потоке.
Транспортирующим агентом обычно служит водород, содержащий па
ры вода, или хлористый водород. Рост усов происходит на кристал лических подложках из того же материала, что и получаемые НК.
При этом один или несколько компонентов могут подаваться в з о - _
ну реакции в виде газообразных соединений вместе с потоком.
Например, при выращивании усов арсенида галлия шшьяк достав
ляется в |
зону |
роста в соединении |
с хлором при барботировании |
|
водорода |
через |
жидкий |
[57б] ; монокристаллы GaN осаж -. |
|
дались из |
газовой смеси |
МН>> , |
. хлористого галлия с водоро |
|
дом [579] |
. Высокие пересыщения |
паров исходных веществ и боль |
||
шие температурные градиент# способствуют высоким скоростям рос
та кристаллов (0,2 мм/мин для Galls |
[57б] ) , но ухудшают со |
вершенство их структуры. Кислород, |
присутствующий в исходных |
соединениях (паре воды), видимо, также принимает участие в хи мических процессах,. Так для арсенида галлия предполагается об разование кристаллов в результате обратимой химической.реак ции [575] :
+H20 ^ r GaaO(r) + (г) + (г) (9D
Большую роль в кристаллообразовании и в этом одучае игра ют примеси некоторых металлов, вводимые в зону роста в чистом
Таблица 19.
Условия роста НК некоторых полупроводниковых соединений
СоединениеИсходные Переносчик, вещества концентрация
(нг/см3)
_L
Температура зок,°С
испарековденсания цик
3r>As |
3nAs |
йод марки В5 |
830-850 |
800-830 |
|
%Р |
In ? |
|
с~1) |
||
|
ЙОД |
-9 0 0 |
>900 |
||
ОаР |
GaP.Ga |
йод |
(-0 ,5 ) |
-980 |
800-900 |
GaAs , |
GaAs |
йод |
(-1,5) |
700-750 600-700 |
|
GaAs |
GaAs |
Вг (-2 -2,5) |
1000 |
900 |
|
Ai$t |
At,SS . |
хлор |
|
1100-1300 |
900-1050 |
Ga$6 |
Ga,$6 |
3 млн Вг |
650-800 |
|
|
|
|
(~ 1 ) |
450-550 |
||
SiAs |
Si,As |
йод |
|
-1000 |
|
feT6a^=4:1
Размены крист, |
|
Литера |
||
Метод |
турный |
|||
|
|
|||
мм |
ЦКИ |
ксточке к |
||
|
|
|||
~6~ |
|
|
|
|
|
|
ампулы. |
[561,564] |
|
|
|
ампулы |
[565] |
|
|
<20 |
ампулы |
[566] |
|
<10 |
<500 |
ампулы |
[567,568] |
|
20 |
<500 |
ампулы |
[569,570] |
|
|
|
ампулы |
[571] |
|
|
60 |
ампулы |
1572,573] |
|
|
|
ампулы |
[581] |
|
ы
Сч
го
GaP |
P |
|
975-1060 950-1000 |
20 |
200 ампулы |
[574] |
||
|
|
|
||||||
GaAs |
fa 45 |
мажвый Н0 |
980-1030 |
780-830 |
неск.ик |
газ. поток [575] |
||
GaAs |
Qa*Astt3 |
водород |
750-800 |
650-700 |
6 |
|
I |
|
га з . поток [57б] |
||||||||
fexP |
Ga?*9a |
влажный Н, |
1100 |
900-1000 |
20 |
|
I |
|
га з . пот ок [575,577,578J |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
___ I
С-«лГ
fra 35
Ira S
£a.Se
C«e.Se
Cuj /e
S £ >
л ' №
Продолжение таблицы 19,
2 |
I |
3 |
|
|
|
7 |
|
fnrHtfrM 3 |
водород |
300 |
825 |
|
- |
||
|
|
||||||
В Д J |
водород |
ioocj). |
500-600 |
|
|
||
|
|
|
500(S6), |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
800 (fra) |
|
|
_ |
|
fra 5 |
йод |
(~1) |
930 |
800-870 |
~I0 |
||
|
|||||||
/Vi 5 |
йод |
|
1000 |
900 |
|
- |
|
fa |
йод*-,5е |
|
|
|
|
||
с* |
$ё |
350-500 |
|
|
|
||
Си |
Те |
|
.600 |
|
|
|
|
|
йод |
|
700-750 |
350-530 |
40 |
X0 |
|
fl/d} Teг |
иод |
|
900 |
660-690 |
15 |
|
|
8 |
9 |
газ.поток |
[579J |
газ.поток |
[5801 |
ампула |
[582] |
ампула |
[583] |
ампула или |
[58*] |
поток |
|
ампула |
I |
[5851 |
|
ампула |
[5851 |
ампула |
[123] |
ампула |
[586] |